Abstrakti
Spin-aallot ovat kollektiivisia viritystiloja magneettisissa materiaaleissa. Näillä aalloilla voi olla pitkä koherenssipituus, korkea ryhmänopeus ja aallonpituus nanometriluokassa. Aaltoluonnetta voidaan käyttää energiatehokkaassa laskennassa ja muissa laitteissa kuten mikroaaltosuodattimissa ja muistielementeissä. Koska spin-aaltojen eteneminen ei vaadi elektronien liikettä, Joule-häviöt voidaan välttää.
Tässä väitöskirjassa esitän tuloksia spin-aaltojen luomisesta venymäkytketyissä moniferroisissa rakenteissa ja YIG/CoFeB kaksikerroskalvoissa. Moniferroinen materiaali perustuu BaTiO3 aihiosta, jossa on säännöllinen ferroelastinen raitadomainrakenne, sekä ferromagneettisesta kalvosta. Venymäkytkeymä aihion rajapinnalla aiheuttaa anisotropian muodostumisen ferromagneettisen kalvoon käänteisen magnetostriktion kautta, jolloin anisotropia-akselit seuraavat täydellisesti aihion domainrakennetta ja domainseinämät jäätyvät rajapintaan. Jäätynyttä seinämää voidaan käyttää lyhyiden spin-aaltojen luomiseen ajamalla vaihtovirtaa seinämän läpi. Sähkövirta aiheuttaa seinämän edestakaisen liikehdinnän, joka säteilee spin-aaltoja käytetyllä ajotaajuudella. Jos sama moniferroinen rakenne on saturoituneessa tilassa, seisovia spin-aaltoja muodostuu anisotropiaraitarakenteisiin sekä eteneviä spin-aaltoja säteilee rajapinnasta. Tässä tapauksessa, anisotropia-akselin kääntyminen suhteessa magnetisaatioon aiheuttaa säännöllisen ja nopean muutoksen efektiivisessä magneettikentässä. Spin-aaltojen säteileminen johtuu naapurialueiden erilaisista pakotetuista oskillaatioamplitudeista. Sama mekanismi synnyttää seisovia spin-aaltoja YIG/CoFeB kaksikerrosrakenteissa, joissa dynaaminen vaihtovuorovaikutus kalvojen rajapinnalla säteilee aaltoja YIG-kalvoon. Moniferroista materiaalia käytetään myös tutkimaan 90o domainseinämän vaikutusta spin-aaltojen etenemiseen. Seinämän leveyttä voidaan determinisesti muokata kapean ja leveän välillä kääntämällä magnentisaation suunta kärki-perä asetelmasta kärki-kärki asentoon. Brillouin sirontakokeilla ja mikromagneettisilla simulaatioilla näytetään, että spin-aaltojen transmissio muuttuu nollasta lähes 100% kun seinämän tilaa muutetaan. Tätä suurta muutosta voitaisiin käyttää esimerkiksi spin-aalto logiikassa tai stabiileina muistielementteinä.
Julkaisun otsikon käännös | Spin-aaltoviritykset moniferroisissa heterorakenteissa ja CoFeB/YIG kaksikerrosrakenteissa |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-8204-2 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-8205-9 |
Tila | Julkaistu - 2018 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli) |
Tutkimusalat
- spin aallot
- moniferroiset heterorakenteet
- magnoniikka